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IT in der Prozeßindustrie/Anwender sollten auf Standardisierung drängen

Mikrosysteme vor dem breiten Einsatz in der Prozeßindustrie

24.07.1998

Zu hoher Druck, zu hohe Temperatur und andere negative Begleiterscheinungen der Produktion - in Anlagen der chemischen Industrie kommt all das immer wieder vor. Mikrosysteme machen es möglich, auf derart kritische Prozesse "schneller und angemessener" zu reagieren als bisher, meint Matthias Schünemann vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart.

Die kleinen "autonomen Subsysteme" bringen Intelligenz vor Ort, verarbeiten die Sensorsignale intern und lösen je nach Meßergebnis aus dem Sensor die optimale Reaktion aus. So kann ein Mikrosystem mit einem Drucksensor bereits auf stark ansteigende Druckgradienten ein Ventil öffnen oder Meßergebnisse in die Produktionssteuerung übermitteln, die dann einzelne Prozeßparameter ändern kann, bevor der Druck zu hohe Werte erreicht.

Als Demonstrationsbeispiel hat das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin ein modular ausgebautes intelligentes Drucksensorsystem gebaut. Darüber hinaus wurden ein optisches Sensorsystem, ein Volumenstrom-Meßsystem sowie ein modulares Analysesystem konzipiert.

Daß solche intelligenten Systeme im Kleinstformat bisher noch nicht den Maschinen- und Anlagenbau erobert haben, liegt vor allem an den hohen Entwickungskosten und den relativ kleinen Stückzahlen, die von den einzelnen Firmen benötigt werden. Doch schon in Kürze dürfte es möglich sein, bedarfsgerechte Mikrosysteme weitaus preisgünstiger zu entwickeln und herzustellen als bisher. IPA und IZM haben für Hersteller und Anwender von Mikrosystemen "Baukästen" erarbeitet, die mit Sensoren, Aktoren, Mikro-Controllern und Modulen für Aufbau- und Verbindungstechnik bestückt sind. Außerdem wurde ein Schnittstellen-Standard für Mikrosysteme erarbeitet, der bereits veröffentlicht ist. Im Oktober ist eine große Präsentation der Hersteller- und Anwenderbaukästen geplant.

IPA-Mitarbeiter Schünemann hat allerdings eine Zurückhaltung der Sensorhersteller registriert, ihre Produkte mit standardisierten Anschlüssen zu versehen. Dennoch könne der Druck der Anwender auf Dauer dem neuen Standard zum Durchbruch verhelfen. Auch an der bisher unbefriedigenden Lebensdauer und Zuverlässigkeit von chemischen und biologischen Sensoren kann der Einsatz von Mikrosystemen in der chemischen Industrie scheitern. Trotz erfolgversprechender Versuche, biologische Verunreinigungen - zum Beispiel in Orangensäften - mit neuen technischen Mitteln online zu erkennen, sind Sensorsysteme für dieses Aufgabenfeld noch nicht auf dem Markt.

Eine ganz andere Methode, gefährliche chemische Prozesse beherrschbar zu machen, ist die Verkleinerung der Anlagen. Es ist sinnvoll, eine große Anlage durch eine große Zahl neuartiger "Mikroreaktoren" zu ersetzen und damit die Sicherheit zu erhöhen. Zu den international führenden Instituten auf dem Gebiet der Mikroreaktionstechnik zählt das Institut für Mikrotechnik in Mainz unter Leitung des Hochschullehrers Wolfgang Ehrfeld.

Johannes Kelch ist freier Journalist in München.